具有流表的负载感知ECMP制造技术

本申请案涉及具有流表的负载感知ECMP。用于实施负载感知等价多路径路由的半导体芯片包含数个端口及若干管线以及中央单元，每一管线耦合到所述半导体芯片上的端口的部分，所述中央单元由状态机及多个数据库组成。所述数据库含有关于包含上层网络及下层网络的通信网络的信息，且所述状态机以硬件实施且可确定所述上层网络及所述下层网络内的对应路径群组的至少一个特征。的至少一个特征。的至少一个特征。

【技术实现步骤摘要】
具有流表的负载感知ECMP
[0001]现有申请案的交叉参考
[0002]本申请案是2021年4月14日申请的第17/230,940号美国专利申请案的部分接续申请案，所述美国专利案以其全文引用方式并入本文中。


[0003]本描述大体上涉及以太网通信，且特定来说，涉及具有流表的负载感知等价多路径(ECMP)路由实施方案。

技术介绍

[0004]等价多路径(ECMP)路由是其中到单个目的地的分组转发可在具有相等路由优先级的多个最佳路径上发生的路由策略。多路径路由可结合大多数路由协议一起使用，因为其是在每一路由器处独立作出的每跳决策。其可通过在多个路径上负载平衡业务大幅增加带宽；然而，在实践中部署多路径路由时可能存在显著限制。举例来说，ECMP路线选择基本上固定到流散列％ECMP群组大小，此在不同网络节点上传回相同结果。散列算法通常不太完美；例如，可能存在偏差且分布可能不均匀。ECMP的更重要问题是不存在检查瞬时负载或拥塞同时选择路径的概念。路径基于流散列是固定的且在统计上经预编程。即使当有人尝试通过软件(S/W)对所期望路径进行编程时，也存在严重的响应时间限制且没有用于对分组进行重新排序的机制，此使其实际上无用。

技术实现思路

[0005]在一方面中，本申请案提供一种用于实施负载感知等价多路径(ECMP)的半导体芯片，所述半导体芯片包括：多个端口；多个管线，每一管线耦合到所述多个端口的部分；及中央单元，其包括状态机及多个数据库，其中：所述多个数据库经配置以含有关于包含上层网络及下层网络的通信网络的信息，且所述状态机以硬件实施且经配置以确定所述上层网络及所述下层网络内的对应路径群组的至少一个特征以克服动态网络情况。
[0006]在另一方面中，本申请案提供一种实施负载感知ECMP路由的方法，所述方法包括：配置多个数据库以存储关于包含上层网络及下层网络的通信网络的信息；及配置以硬件实施的状态机以确定所述上层网络及所述下层网络内的对应路径群组的至少一个特征来克服动态网络情况；在半导体芯片上实施所述多个数据库及所述状态机，所述半导体芯片包含多个管线及多个端口；及将所述多个管线中的每一管线耦合到所述半导体芯片上的所述多个端口的部分。
[0007]在另一方面中，本申请案提供一种系统，其包括：存储器；一或多个处理器，其耦合到所述存储器且经配置以执行指令来执行以下动作：编程与上层网络及下层网络相关联的群组表；及编程每群组的成员及端口到NH映射。
附图说明
[0008]本技术的某些特征在所附权利要求书中陈述。然而，出于解释目的，本技术的若干实施例在附图中陈述。
[0009]图1是说明根据本技术的各个方面的负载感知等价多路径(ECMP)路由系统的一个管线的抽象图的实例的框图。
[0010]图2是说明根据本技术的各个方面的用于ECMP的所期望路径的动态评估的映射的实例的框图。
[0011]图3A及3B是说明根据本技术的各个方面的将由分组读取的静态ECMP映射及负载感知动态ECMP映射的实例的框图。
[0012]图4是说明根据本技术的一些方面的负载感知ECMP的每芯片图的实例的示意图。
[0013]图5是说明根据本技术的一些方面的软件(S/W)过程的实例的流程图。
[0014]图6是说明根据本技术的一些方面的中央模块过程的实例的流程图。
[0015]图7是说明根据本技术的一些方面的管线过程的实例的流程图。
[0016]图8是本技术的一些方面实施于其内的电子系统。
具体实施方式
[0017]下文陈述的详细描述希望作为对本技术的各种配置的描述，且不希望表示可实践本技术的唯一配置。附图并入于本文中且构成详细描述的部分，详细描述包含用于提供本技术的透彻理解的特定细节。然而，本技术不限于本文中陈述的特定细节且可在没有特定细节中的一或多者情况下实践。在一些例子中，结构及组件以框图形式展示以便避免模糊本技术的概念。
[0018]本技术涉及用于具有流表的负载感知等价多路径(ECMP)路由实施方案的方法及系统。所公开ECMP技术帮助改进网络性能因素，例如降低有效地最小化分组丢失的网络拥塞及延时。在现存解决方案中，ECMP群组及对应成员在统计上经编程，且不考虑动态网络情况，例如端口或对应队列上的瞬时负载/拥塞及由下一跳索引指示的端口及/或链路的可用/不可用状态。如果发现输出端口在给定路由器中不可用，那么保护切换逻辑提供经预编程的替代性第二及(如果第二也不可用，那么)第三选择，而无需了解那些替代端口上的动态拥塞/负载。整个表结构可能需要重新编程以解决变得不可用的端口，此可能需要大量时间来检测且接着通过软件(S/W)进行校正。
[0019]本技术的负载感知ECMP技术使整个ECMP基础架构动态负载平衡，具有相对非常小的芯片面积及/或功率成本。负载感知ECMP还帮助减少网络中的拥塞且显著减少尾延时。偏差、权重及/或向量可帮助考虑影响下层(underlay)及上层(overlay)网络中的另外跳的参数以进行所期望路径选择，此可动态改进网络性能。上层网络(上层)是构建于底层网络基础架构及/或网络层(下层网络或下层)上的虚拟网络。现存解决方案需要响应于动态网络情况更新整个下层及上层编程，这是非常耗时的且会破坏整个网络。所期望的相同选择还应用于第二及第三保护切换逻辑替代物以在不可用端口的情况中避免那些链路上出现拥塞，从而避免网络瓶颈。
[0020]在本技术的负载感知ECMP技术中，每管线(例如，两个节点之间的数据通信管线)复制最少量信息，因为在管线内部无需具有偏差/权重/向量编程，且在每个管线中也无需
端口/队列质量度量。所有编程及端口/队列质量度量由中央模块执行(整个芯片仅一个上副本)，从而为具有较高带宽且因此具有更多管线的芯片节省显著面积、功率及成本。负载感知ECMP解决方案的面积、功率、延时及成本是任何其它每管线动态负载平衡解决方案的一小部分。这是因为路径选择不是针对管线中的每分组本地完成的，而是由单个状态机针对所有管线集中完成的；不需要昂贵的时间戳机制来避免重新排序；其还支持基于对应偏差/权重/向量对上层进行动态所期望选择，而无需任何分组重新排序；其不仅支持每端口，而且还支持每端口每队列、质量度量，此将选择粒度改进为尽可能低；且其动态改进所期望端口/队列的选择的准确性且显著扩大此负载平衡的应用范围。所公开的中央状态机以硬件实施，其相较于S/W中的传统实施方案显著更快且更有利以进行任何异常处置、不可用端口/链路的更新及保护切换。
[0021]图1是说明根据本技术的各个方面的负载感知ECMP的管线100的抽象图的实例的框图。抽象图展示包含以下的负载感知ECMP路由的管线100：层级1，上层网络110；层级2，下层网络120；保护切换逻辑130；及中央模块(也称为中央单元)140。上层网络110包含ECMP群组表112、ECMP成员表114及流表116。下层网络120包含ECMP群组表122、ECMP成员表124及流表126。E本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于实施负载感知等价多路径ECMP的半导体芯片，所述半导体芯片包括：多个端口；多个管线，每一管线耦合到所述多个端口的部分；及中央单元，其包括状态机及多个数据库，其中：所述多个数据库经配置以含有关于包含上层网络及下层网络的通信网络的信息，且所述状态机以硬件实施且经配置以确定所述上层网络及所述下层网络内的对应路径群组的至少一个特征以克服动态网络情况。2.根据权利要求1所述的半导体芯片，其中所述信息包括网络的第一主机与第二主机之间的多个路径的性质。3.根据权利要求1所述的半导体芯片，其中所述信息包括用于所述上层网络及所述下层网络的下一跳NH到端口映射信息。4.根据权利要求3所述的半导体芯片，其中所述信息包括上层NH到下层群组映射信息。5.根据权利要求1所述的半导体芯片，其中所述信息包括用于超出当前跳的路径的动态端口状态及偏差、权重及/或向量。6.根据权利要求1所述的半导体芯片，其中所述信息包括所述多个端口的阈值、瞬时负载及拥塞信息以及每端口的队列。7.根据权利要求1所述的半导体芯片，其中所述动态网络情况包括网络拥塞，且其中所述状态机经配置以逐条目检查上层网络及下层网络群组表及成员表以确定路径群组的一组所期望所述多个端口以减少网络拥塞。8.根据权利要求7所述的半导体芯片，其中所述状态机经配置以处理负载、偏差及端口状态信息以确定将填入于与上层及下层成员相关联的表中的所期望的每条目的NH及/或群组。9.根据权利要求7所述的半导体芯片，其中所述状态机经配置以基于以下中的至少一者评估路径群组的所述组所期望所述多个端口：本地端口可用/不可用状态，所述多个端口的本地瞬时负载及拥塞及对应队列，超出当前跳的所述路径上的偏差、权重及/或向量，以及阈值。10.根据权利要求7所述的半导体芯片，其中所述状态机经配置以通过以下操作对成员表的条目施行最小不活动周期：当所述条目由分组引用时，将所述下层网络的成员表的每条目维持的命中位设置为1，在对所述成员表进行周期性状态机更新时检查所述命中位且当所述命中位的值是0时对所述条目进行更新，及当每条目的所述状态机的更新速率对应于经编程最小活动周期时，自动施行经编程最小活动周期以进行最小不活动检查。11.一种实施负载感知ECMP路由的方法，所述方法包括：配置多个数据库以存储关于包含上层网络及下层网络的通信网络的信息；及配置以硬件实施的状态机以确定所述上层网络及所述下层网络内的对应路径群组的
至少一个特征来克服动态网络情况；在半导体芯片上实施所述多个数据库及所述状态机，所述半导体芯片包含多个管线及多个端口；及将所述多个管线中的每一...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：安华高科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：